Selbstbohrendes Blindniet.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein selbstbohrendes Blindniet mit einem Dorn, der eine lochformende Spitze an seinem dem Werkstück zugewandten Ende trägt sowie ein Verfahren zum Setzen eines solchen Blindniets.

Solche selbstbohrende Blindnieten sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei ist die Spitze des Zugkopfes des Blindnietdornes werkstückseitig als Bohrwerkzeug zum Bohren eines Loches in das Werkstück ausgebildet. Der entsprechende Drehantrieb erfolgt über den Nietdorn, an dessen werkzeugsei- tigen Ende entsprechende Kraftangriffe vorgesehen sind.

Entsprechende selbstlochende Blindniete, bei denen die Spitze als Vorrichtung zum spanlosen Bohren durch thermische Erwei- chung des Werkstücks durch Rotation der Spitze ausgebildet ist, sind beispielsweise bereits aus der WO 2004/102015 Al oder der EP 1 503 089 Al bekannt.

Der diesbezüglich nächstgelegene Stand der Technik ergibt sich jedoch aus der DE 10 2005 035 402 Al. Diese Veröffentlichung zeigt bereits ein Rührreibniet, also ein selbstlochendes Blindniet mit einem Dorn, dessen Spitze als Vorrichtung zum spanlosen Bohren durch thermische Erweichung des Werkstücks durch Rotation der Spitze ausgebildet ist. Hier ist

Stücks durch Rotation der Spitze ausgebildet ist. Hier ist darüber hinaus auch eine form- oder kraftschlüssige Verbindung zwischen Nietdorn und Nietschaft vorgesehen.

Auch bei dieser Veröffentlichung ist jedoch vorgesehen, dass der Nietdorn drehend angetrieben wird. Die Verbindung zwischen Nietdorn und Nietschaft dient dabei dazu, dass sich der Nietschaft mitdreht, damit die Werkstücke während des Ein- treibens des Rührreibniets auch seitlich des Niets durch die Reibungswärme verformbar bzw. weich oder flüssig gehalten werden.

Dieser Stand der Technik führt daher von der vorliegenden Erfindung diametral weg, da durch die Notwendigkeit, zusätzlich zum Nietdorn auch noch die Niethülse zu einer entsprechenden Drehbewegung anzutreiben, ein noch größeres Drehmoment über den Nietdorn übertragen werden muss. Die DE 10 2005 035 402 Al sieht deshalb auch keine entsprechende Sollbruchstelle vor, so dass hier ein Abreißen des Nietdorns offensichtlich nicht vorgesehen ist. In den Ausführungsbeispielen dieser Veröffentlichung soll der Nietdorn vielmehr im Blindniet verbleiben.

Diese Konstruktion gemäß dem Stand der Technik hat daher fol- genden, ganz erheblichen Nachteil:

Das Drehmoment für das Bohren muss über die Sollbruchstelle geleitet werden, an der der Nietdorn abreißen soll, wenn das Blindniet gesetzt worden ist.

Die übertragung des Drehmoments zum Formen des Setzloches führt bei Nieten gemäß dem Stand der Technik dazu, dass die Sollbruchstelle vorzeitig bricht, insbesondere wenn das Niet beim Bohren des Setzloches leicht verkantet.

Zur Lösung dieses Problems schlägt die vorliegende Erfindung vor, dass eine form- oder kraftschlüssige Verbindung zwischen Nietdorn und Nietschaft vorgesehen ist, und ein Kraftangriff für ein Werkzeug im oder am Nietkopf vorgesehen ist. Auf diese Weise umgeht der Drehmomentfluss die Sollbruchstelle im Nietdorn, da das Drehmoment bis zum Kopf des Blindnietdornes über den Nietschaft übertragen wird.

Hierbei ist es besonders bevorzugt, wenn die Spitze als ballige Reibfläche ausgebildet ist. Sie dient dann zum spanlosen Bohren durch thermische Erweichung der Werkstücke durch Rotation der Reibfläche.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine formschlüssige Verbindung zwischen Nietdorn und Nietschaft vorgesehen ist, in dem das werkstückseitige Ende des Nietschafts in sägezahnför- mige Spitzen ausläuft, und die dem Nietschaft zugewandte Rückseite der endständigen Verdickung des Nietdornes mit ent- sprechenden sägezahnförmigen Nuten versehen ist.

Ebenso ist es vorzugsweise möglich, eine formschlüssige Verbindung zwischen Nietdorn und Nietschaft dergestalt auszubilden, dass der Nietdorn zumindest werkstückseitig von der Sollbruchstelle mit einer Außenverzahnung versehen ist, und die Innenseite des Nietschafts mit einer entsprechenden Gegenverzahnung versehen ist.

Im übrigen kann auch eine Klebeverbindung zur kraftschlüssi- gen Verbindung des werkstückseitigen Endes des Nietschafts mit dem Nietdorn vorzugsweise vorgesehen sein.

Es ist dabei eine ebenfalls vorteilhafte Alternative, wenn der Nietdorn zumindest werkstückseitig von der Sollbruchstel-

Ie mit einer Rändelung versehen ist, und der Nietschaft im Bereich dieser Rändelung gecrimpt ist, so dass auf diese Weise ein Formschluss hergestellt wird, über den die Drehbewegung zum Einbohren der lochformenden Spitze des Dorns über- tragen werden kann.

Ebenso kann die Rückseite der lochformenden Spitze mittels Reibschweißen oder elektrischem Widerstandsschweißen mit dem Nietschaft verbunden sein.

Schließlich bietet sich noch die Lösung an, bei der die Rückseite der lochformenden Spitze mit scharfen Schneiden versehen ist, die sich unter Belastung in den Nietschaft einschneiden, und auf diese Weise eine formschlüssige Verbindung zur übertragung der Antriebskräfte für die lochformende Spitze bilden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird des weiteren durch ein Verfahren zum Setzen eines Blindniets zur Verbin- düng zweier oder mehrerer Werkstücke gelöst, wobei die Werkstücke vorher nicht mit einer Bohrung versehen werden, sondern das Blindniet seine Bohrung dadurch selbst erzeugt, dass die Spitze des Dorns des Blindniets gedreht wird und die Bohrung so hergestellt wird, während das Blindniet gesetzt wird, wobei das Blindniet mittels eines am Kopf seines Schaftes angeordneten Kraftangriffes zur Rotation angetrieben wird, und die Rotationskräfte von dem Schaft über ein form- oder kraftschlüssige Verbindung zwischen Schaft und Nietdorn auf diesen und von diesem auf die Spitze übertragen werden.

Es ist dabei besonders bevorzugt, wenn die formschlüssige Verbindung zwischen Schaft und Nietdorn dadurch gebildet wird, dass an dem werkstückseitigen Ende des Nietschafts sä- gezahnförmige Spitzen angebracht werden, die in entsprechende

sägezahnförmige Nuten eingreifen, die auf der dem Nietschaft zugewandten Rückseite des Kopfes des Nietdorns angebracht sind.

Ebenso lässt sich eine bevorzugte formschlüssige Verbindung zwischen Schaft und Nietdorn dadurch bilden, dass der Nietdorn zumindest werkstückseitig von der Sollbruchstelle mit einer Außenverzahnung versehen wird, und die Innenseite des Nietschafts mit einer entsprechenden Gegenverzahnung versehen wird.

Die Verbindung zwischen Nietschaft und Nietdorn kann auch dadurch hergestellt werden, dass Nietschaft und Nietdorn in der Nähe des werkstückseitigen Endes des Nietschafts miteinander verklebt werden, und so die Antriebskraft für die Drehbewegung der Spitze des Nietdorns übertragen wird.

Ebenso kann der Nietdorn zumindest werkstückseitig von der Sollbruchstelle mit einer Rändelung versehen werden und der Nietschaft im Bereich der Rändelung gecrimpt werden, so dass sich auf diese Weise eine übertragungsmöglichkeit für die Antriebskraft für die Drehbewegung der Spitze des Nietdorns ergibt.

Alternativ kann die Rückseite der lochformenden Spitze des Nietdorns mittels Reibschweißen oder elektrischem Widerstandsschweißen mit dem Nietschaft verbunden werden, so dass die Antriebskraft für die Drehbewegung der Spitze des Nietdorns über die Schweißverbindung übertragen wird.

Schließlich kann die Rückseite der lochformenden Spitze des Nietdorns mit scharfen Schneiden versehen werden, die durch die Andruckkräfte beim Selbst-Einbohren des Blindniets in den

Nietschaft eingedrückt werden, und so die Antriebskraft für die Drehbewegung der Spitze des Nietdorns übertragen.

Es sei darauf hingewiesen, dass spanlos lochformende Schrau- ben bereits aus der DE 39 09 725 Cl, der DE 39 22 684 Al und der DE 44 40 437 Cl bekannt sind. Die dort vorgesehenen Maßnahmen zum Bohren des Setzloches ins Werkstück durch das Verbindungselement selbst ohne dass Späne entstehen, können erfindungsgemäß auch im vorliegenden Fall angewendet werden. Es wird daher davon abgesehen, die entsprechende Ausformung der zur Lochformung dienenden Spitze und das Verfahren des Fließformens von Setzlöchern durch das Verbindungselement selbst hier näher zu beschreiben.

Das Vorurteil in der Fachwelt ging nämlich dahin, dass über die relativ empfindliche Sollbruchstelle eines Nietdornes keine ausreichenden Kräfte beziehungsweise Drehmomente übertragen werden können, um das Setzloch mittels eines Blindniets selbst erzeugen zu können.

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert . Es zeigt :

Figur 1 ein erfindungsgemäßes selbstbohrendes Blindniet von der Seite in teilweiser Schnittdarstellung;

Figur 2 ein erfindungsgemäßes selbstbohrendes Blindniet mit hexalobulärem Kraftangriff von oben,-

Figur 3 ein weiteres erfindungsgemäßes selbstbohrendes Blindniet mit normalem Sechskant als Kraftangriff von oben;

Figur 4a die Ausbildung des Nietdorns für ein weiteres erfindungsgemäßes selbstbohrendes Blindniet;

Figur 4b Nietdornspitze und Niethülse des Blindniets der Fi- gur 4a nach Zusammenbau und Montage (Crimpen) , und

Figur 5 eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform eines selbstbohrenden Blindniets, bei dem die Rückseite der Dornspitze mit scharfen Schneiden versehen ist.

Wie in Figur 1 dargestellt, umfasst eine erfindungsgemäße

I

Ausführungsform ein übliches Dornbruchblindniet 10 mit einem Nietdorn 12, der über eine übliche Sollbruchstelle 14 in den verdickten Kopf 16 des Domes 12 übergeht. Dieser Dorn ist wie bei Blindnieten üblich, von dem Nietschaft 18 mit dem Nietkopf 20 an der dem Werkstück abgewandten Seite umgeben. Erfindungsgemäß ist der Kopf IS des Dornes 12 mit einer ballig ausgeformten Spitze 22 versehen, die, wenn sie in ausreichend hohe Umdrehungszahlen versetzt wird, dem Bohren des Setzloches des Blindniets durch Fließformen durch Erwärmung des Werkstückes dient.

Um die entsprechenden Rotationskräfte beziehungsweise Drehmomente zu übertragen, ist das werkstückseitige Ende des Niet- schafts 18 mit einer sägezahnförmigen Verzahnung 24 versehen.

Die werkzeugseitige Rückseite des Dornkopfes 16 ist dabei mit entsprechend angepassten Ausnehmungen zur Aufnahme der Sägezähne 24 versehen, wie dargestellt.

Um die entsprechenden Drehmomente beziehungsweise Kräfte auf den Nietschaft 18 und von dort unter Umgehung der Sollbruchstelle 14 auf die Spitze 22 des Dornkopfes 16 zu übertragen,

ist sodann noch ein Innenkraftangriff 26 in dem Kopf 20 des Blindnietes 10 vorgesehen.

Figur 2 zeigt diesbezüglich einen hexalobulären Innenkraftan- griff 26, wie er beispielsweise unter der Marke Torx ^® bekannt ist.

Figur 3 zeigt demgegenüber eine abgewandelte Ausführungsform, bei dem ein üblicher sechseckiger Innenkraftangriff 26' vor- gesehen ist. Selbstverständlich sind auch vielfältige andere Kraftangriffe hier verwendbar.

Auf diese Weise kann der Nietkopf und damit der Nietschaft mittels eines üblichen Werkzeuges in so starke Rotation ver- setzt werden und gleichzeitig gegen das Werkstück gedrückt werden, dass die ballig ausgebildete Spitze 22 des erfindungsgemäßen Blindnietes eine Werkstückoberfläche durch die rotationsbedingte Erwärmung zu erweichen vermag und sodann auch in diese eindringen kann, wobei das entsprechende Setz- loch gebildet wird. Dabei werden die entsprechenden Kräfte beziehungsweise Drehmomente erfindungsgemäß nicht über die Sollbruchstelle 14, sondern über den wesentlich widerstandsfähigeren Schaft 18 des Nietes übertragen, der wiederum über die Verzahnung 24 die Kräfte in den Dornkopf 16 mit der Spit- ze 22 überträgt. Erfindungsgemäß können also wesentlich größere Kräfte und Drehmomente auf die Spitze des erfindungsgemäßen selbstbohrenden Blindnietes übertragen werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass der Dorn vor der Zeit an der Sollbruchstelle 14 reißt.

Erfindungsgemäß ist es natürlich auch möglich, die Kraftübertragung zwischen Nietschaft 18 und Dornkopf 16 anders zu lösen, beispielsweise durch eine gegenseitige Verzahnung von Dorn 12 und Schaft 18, beispielsweise durch abwechselnd ange-

ordnete, parallel zur Rotationsachse des Dornes 12 verlaufende Nuten auf der äußeren Mantelfläche des Dornes 12 und auf ^• der Innenfläche des Schaftes 18 in der Nähe des Dornkopfes 16.

Ebenso kann die Kraftübertragung beispielsweise durch Verkleben des werkstückseitigen Endes des Schaftes 18 mit dem Dornkopf 16 erfolgen. Bei dieser Lösung ist vorteilhafterweise auch die Verwendung bisher üblicher Dornbruchblindniete mög- lieh, sofern diese nur einen irgendwie gearteten Kraftangriff an der Hülse für das Drehwerkzeug zum Bohren ermöglichen.

Weitere erfindungsgemäße Kraftübertragungsmöglichkeiten zwischen Nietdorn 12 und Schaft 18 werden im Folgenden an Hand der in den Figuren 4a, 4b und 5 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Figur 4a zeigt einen Dorn 12, der oberhalb der lochformenden Spitze 16 mit einer Rändelung 30 versehen ist. Diese Rände- lung 30 dient hier zur übertragung der Antriebskräfte beim Bohren des Setzloches durch das Blindniet selbst.

Wie in Figur 4b dargestellt, wird zu diesem Zweck die Hülse 18 im Bereich der Rändelung 30 nach dem Einstecken des Niet- dorns 12 entsprechend gecrimpt. Der Vorgang der Crimpung ist dabei durch die Pfeile 32 angedeutet, der entstandene Crim- pungsabdruck wird durch das Bezugszeichen 34 dargestellt.

Figur 5 zeigt noch eine weitere erfindungsgemäße Möglichkeit zur übertragung der Antriebskräfte von der Hülse 18 auf die Spitze 16 dargestellt. Hierbei ist die der Hülse 18 zugewandte (Rück-) Seite 40 der Spitze 16 mit scharfen Schneiden oder Graten 42 versehen, die sich vom Dorn 12 weg radial nach außen erstrecken. Durch die Anpresskräfte beim Einbohren des

selbstbohrenden Blindniets 10, die hier durch den Pfeil 44 symbolisiert sind, schneiden sich die Grate 42 in die vordere Stirnfläche der Hülse 18 ein, wodurch die Kraftübertragung für die Drehkräfte für das Bohrung des eigenen Setzloches des Blindniets 10 problemlos übertragen werden können.

Erfindungsgemäß können die Kraftangriffe 26 in oder am Nietkopf 20 außer als Innenkraftangriff, wie in Figur 1 dargestellt, auch als separater Außenkraftangriff ausgebildet wer- den oder dadurch hergestellt sein, dass der Außenumfang des Kopfes 20 der Hülse beispielsweise als Sechskant für den Kraftangriff ausgebildet ist.

Entsprechende Innenkraftangriffe können als Innensechskant, mit Kreuzschlitzform oder als hexalobulärer Innenkraftangriff ausgestaltet sein.

Entsprechende Außenkraftangriffe können als Vierkant, Sechskant oder Außensechsrund (hexalobulär) ausgebildet sein.

Die vorliegende Erfindung eignet sich dabei für alle bekannten Formen von Blindnieten.

Selbstverständlich kann erfindungsgemäß statt einer balligen Spitze zum Fließformen des Setzloches für das Blindniet auch eine entsprechende "klassische Bohrspitze" für spanendes Bohren vorgesehen sein, wenn der Anfall von Spänen nicht stört.

Die vorliegende Erfindung eignet sich besonders gut in sol- chen Fällen, in denen eine selbstbohrende Schraube nicht verwendet werden kann, da die zu verbindenden Werkstücke zu dünn sind, um ein ausreichendes Gewinde auszubilden. Dann ist das erfindungsgemäße Blindniet die einzige anwendbare Lösung.

Bezüglich der verschiedenen Möglichkeiten zur Ausformung einer rein fließformenden, spanlos arbeitenden Spitze oder einer teilweise spanerzeugenden Spitze sei nur beispielhaft auf die DE 39 09 725 Cl, die DE 39 22 684 Al und die DE 44 40 437 Cl verwiesen, in denen die verschiedenen Spitzenformen und die entsprechenden Bohrverfahren in Bezug auf Schrauben ausführlich beschrieben sind.